特許 6285557 洗浄特徴が向上した熱交換素子プロファイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285557

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】洗浄特徴が向上した熱交換素子プロファイル

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/08 20060101AFI20180215BHJP

   F28F 3/04 20060101ALI20180215BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   F28F3/08 301Z

   F28F3/04 B

   F28D9/00

【請求項の数】20

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-543455(P2016-543455)

(86)(22)【出願日】2013年9月19日

(65)【公表番号】特表2016-531269(P2016-531269A)

(43)【公表日】2016年10月6日

(86)【国際出願番号】GB2013052451

(87)【国際公開番号】WO2015040353

(87)【国際公開日】20150326

【審査請求日】2016年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】516084929

【氏名又は名称】ホーデン ユーケー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100071010

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 行造

(74)【代理人】

【識別番号】100118647

【弁理士】

【氏名又は名称】赤松 利昭

(74)【代理人】

【識別番号】100138438

【弁理士】

【氏名又は名称】尾首 亘聰

(74)【代理人】

【識別番号】100138519

【弁理士】

【氏名又は名称】奥谷 雅子

(74)【代理人】

【識別番号】100123892

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169993

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 千裕

(74)【代理人】

【識別番号】100185535

【弁理士】

【氏名又は名称】逢坂 敦

(72)【発明者】

【氏名】クーパー、ジム

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５２６２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４６５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９３０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０３４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４８３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２２７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９７５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 カナダ国特許発明第０１２９２４２５（ＣＡ，Ｃ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ９／００ − ９／０４

Ｆ２８Ｆ ３／００ − ３／１４

Ｆ２８Ｆ １３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主方向に配置され及び垂直に積層された熱伝達素子の積層体であって、
前記積層体は、
前記主方向に沿って配列された複数のゾーンを有する第１熱伝達素子であり、
ヘリングボーン構造を含み、前記ヘリングボーン構造は、側方向に並んで配列された複数の起伏部を有し、前記起伏部の長さ方向軸は、前記主方向に非平行な第１ゾーンと、
前記主方向に延長する複数の城郭型波状部を含み、前記波状部は、複数の平たいピークと谷を有する第３のゾーンとを含む第１熱伝達素子と、
前記主方向に延長する複数の起伏する波状部を含む第２熱伝達素子とを備え、
前記第１熱伝達素子は前記積層体において第２熱伝達素子の下に配置されて、前記第１熱伝達素子の前記複数の城郭型波状部が前記主方向に沿って前記第２熱伝達素子の前記複数の起伏する波状部に接触するように構成されている積層体。

【請求項2】

前記ヘリングボーン構造は、側方向に並んで配列された複数の起伏部を有する第１領域を含み、前記第１領域において前記起伏部は長さ方向に延伸しており、前記第１領域において、前記起伏部の長さ方向軸は、前記主方向に対して０゜超過９０゜未満の角度で配向されており、
前記複数の領域は、前記第１領域に隣接する第２領域をさらに含み、前記第２領域は、側方向に並んで配列された複数の起伏部を有し、前記第２領域において前記起伏部は長さ方向に延伸しており、前記第２領域において、前記起伏部の長さ方向軸は、前記主方向に対して−９０゜超過０゜未満の角度で配向されている、請求項１に記載の積層体。

【請求項3】

前記第１熱伝達素子の平たいピークと谷のそれぞれの幅は、前記第２熱伝達素子の前記起伏する波状部の隣接する谷間の距離の０．５倍〜１．５倍である、請求項１に記載の積層体。

【請求項4】

前記積層体は、複数の第１熱伝達素子と複数の第２熱伝達素子を含み、前記第１熱伝達素子の各々は、前記第２熱伝達素子のうち少なくとも１つに隣接する、請求項１に記載の積層体。

【請求項5】

主方向に配置され及び垂直に積層された熱伝達素子の積層体であって、
前記積層体は、
前記主方向に沿って配列された複数のゾーンを有する第１熱伝達素子であり、
ヘリングボーン構造を含み、前記ヘリングボーン構造は、複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記領域の境界が前記主方向に沿うように配列され、前記複数の領域は、側方向に並んで配列された複数の起伏部を有する第１領域を含み、前記第１領域において前記起伏部は長さ方向に延伸しており、前記第１領域において、前記起伏部の長さ方向軸は、前記主方向に対して０゜超過９０゜未満の角度で配向されており、前記複数の領域は、前記第１領域に隣接する第２領域をさらに含み、前記第２領域は、側方向に並んで配列された複数の起伏部を有し、前記第２領域において前記起伏部は長さ方向に延伸しており、前記第２領域において、前記起伏部の長さ方向軸は、前記主方向に対して−９０゜超過０゜未満の角度で配向されている第１ゾーンと、
前記主方向に延長する複数の城郭型波状部を含み、前記城郭型波状部は、複数の平たいピークと谷を有する第３ゾーンとを含む第１熱伝達素子と、
前記主方向に延長する起伏する複数の波状部を含む第２熱伝達素子とを備え、
前記第１熱伝達素子は前記積層体において第２熱伝達素子の下に配置されて、
前記第１熱伝達素子の前記複数の城郭型波状部が前記主方向に沿って前記第２熱伝達素子の前記複数の起伏する波状部に接触するように構成されている積層体。

【請求項6】

前記第１熱伝達素子の平たいピーク及び谷の各々の幅は、前記第２熱伝達素子の前記起伏する波状部の隣接する谷間の距離の０．５倍〜１．５倍である、請求項５に記載の積層体。

【請求項7】

前記積層体は、複数の第１熱伝達素子と複数の第２熱伝達素子を含み、前記第１熱伝達素子の各々は、前記第２熱伝達素子のうち少なくとも１つに隣接する、請求項５に記載の積層体。

【請求項8】

主方向に配置され及び垂直に積層された熱伝達素子の積層体であって、
前記積層体は、
前記主方向に沿って配列された複数のゾーンを有する第１熱伝達素子であり、
ヘリングボーン構造を含む第１ゾーンと、平たい構造を有する第２ゾーンと、
前記主方向に延長する複数の城郭型波状部を含み、前記城郭型波状部は、平たいピーク及び谷領域を有する第３のゾーンとを含む第１熱伝達素子と、
前記主方向に延長する複数の起伏する波状部を含む第２熱伝達素子とを備え、
前記第１熱伝達素子は前記積層体において第２熱伝達素子の下に配置されて、前記第１熱伝達素子の前記複数の城郭型波状部が前記主方向に沿って前記第２熱伝達素子の前記複数の起伏する波状部に接触するように構成されている積層体。

【請求項9】

前記第１熱伝達素子の平たいピーク及び谷の各々の幅は、前記第２熱伝達素子の前記起伏する波状部の隣接する谷間の距離の０．５倍〜１．５倍である、請求項８に記載の積層体。

【請求項10】

前記第１ゾーンと前記第３ゾーンとの間に配置された第２ゾーンをさらに含み、この第２ゾーンは平らな構造を含む請求項１に記載の積層体。

【請求項11】

前記第２ゾーンは、前記第１ゾーンに隣接する第１遷移領域を含み、前記第１遷移領域は、前記第１ゾーンの前記ヘリングボーン構造の前記起伏部と前記第２ゾーンの前記平たい構造との間に遷移する形状を含む、請求項１０に記載の積層体。

【請求項12】

前記第２ゾーンは、前記第３ゾーンに隣接する第２遷移領域を含み、前記第２遷移領域は、前記第２ゾーンの前記平たい構造と前記第３ゾーンの前記波状部との間に遷移する形状を含む、請求項１１に記載の積層体。

【請求項13】

前記第１熱伝達素子の前記複数の城郭型波状部の前記第２熱伝達素子の前記複数の起伏する波状部との前記主方向に沿う接触は閉鎖されたチャネルを形成する請求項１に記載の積層体。

【請求項14】

前記第１熱伝達素子の前記複数の城郭型波状部の高さは前記第１熱伝達素子の前記ヘリングボーン構造における前記複数の起伏の高さと等しいので、前記積層においては、前記積層された第１と第２の熱伝達素子との間の連続的接触は閉鎖された接触を形成する請求項１に記載の積層体。

【請求項15】

前記第１ゾーンと前記第３ゾーンとの間に配置された第２ゾーンをさらに含み、この第２ゾーンは平らな構造を含む請求項５に記載の積層体。

【請求項16】

前記第２ゾーンは、前記第１ゾーンに隣接する第１遷移領域を含み、前記第１遷移領域は、前記第１ゾーンの前記ヘリングボーン構造の前記起伏部と前記第２ゾーンの前記平たい構造との間に遷移する形状を含む、請求項１５に記載の積層体。

【請求項17】

前記第２ゾーンは、前記第３ゾーンに隣接する第２遷移領域を含み、前記第２遷移領域は、前記第２ゾーンの前記平たい構造と前記第３ゾーンの前記波状部との間に遷移する形状を含む、請求項１６に記載の積層体。

【請求項18】

前記第１ゾーンと前記第３ゾーンとの間に配置された第２ゾーンをさらに含み、この第２ゾーンは平らな構造を含む請求項５に記載の積層体。

【請求項19】

前記第２ゾーンは、前記第１ゾーンに隣接する第１遷移領域を含み、前記第１遷移領域は、前記第１ゾーンの前記ヘリングボーン構造の前記起伏部と前記第２ゾーンの前記平たい構造の間に遷移する形状を含む、請求項１８に記載の積層体。

【請求項20】

前記第２ゾーンは、前記第３ゾーンに隣接する第２遷移領域を含み、前記第２遷移領域は、前記第２ゾーンの前記平たい構造と前記第３ゾーンの前記波状部との間に遷移する形状を含む、請求項１９に記載の積層体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施例は、一般的に熱交換素子プロファイルに関し、より具体的には、プロファイルが向上した洗浄性を有する回転型蓄熱式熱交換器において使用するための改善された熱交換素子プロファイルに関する。

【背景技術】

【0002】

最近の市場で競争力を備えるように、石炭またはオイル燃焼プラントの回転型蓄熱式熱交換器において使用される熱伝達素子は、高熱的性能を低圧力降下と組み合わせなければならない。同時に、このような熱伝達素子は、熱伝逹、酸凝結、これによる関連した固体蒸着率が最大になる素子プロファイルの極冷端部（ｃｏｌｄ ｅｎｄ）に向けてできるだけ小さいファウリング潜在性を有しなければならない。

【0003】

最適の動作のために、熱伝達素子が、素子配置によって、局所化された素子金属温度がほぼ予熱器の極冷端部でのように低くてもよい空気予熱器の上方における潜在的に同一の問題性ファウリング状態を避けることがまた重要である。また、亜酸化窒素及び酸化窒素（ＮＯｘ）の還元のための選択的触媒還元（ＳＣＲ）工程は、素子の中間または温端部ティア（ｔｉｅｒ）によって一般的に占有されるゾーンにおいて空気予熱器の更なる上方で顕著に高い温度で発生し得るアンモニウム重硫酸塩（ＡＢＳ）ファウリングの追加危険性を有する。このような熱伝達素子は、一般的に、空気予熱器の要求される全体熱的性能を達成するのに必要な高性能特徴を有する。

【0004】

このような熱伝達素子を洗浄するための技術は、加圧されたスチームや圧縮された空気よりなる高エネルギー洗浄ジェットを採択するスートブロイング（ｓｏｏｔｂｌｏｗｉｎｇ）装置を使用することを含む。熱交換素子の更なる上方にある洗浄領域におけるこのような装置の効果は、熱交換素子の冷端部と中間ティアとの間に不可避に存在するティア間（ｉｎｔｅｒ−ｔｉｅｒ）のギャップにわたって自然的に発生する洗浄ジェットの衝撃速度とエネルギーの損失によって大きく妨害される。したがって、このような状況では、ＡＢＳファウリングまたは相当に高温の露点を有する他の種の凝結に起因して加熱器の更なる上方で深刻なファウリングが発生し得る。

【0005】

過去には、通常、ＷＯ２００７／０１２８７４の図８に示されたように、 多くの空気予熱器供給者が低性能ノッチ−フラット（ｎｏｔｃｈｅｄ−ｆｌａｔ；ＮＦ）素子の浅い冷端部ティアを提供した。このような場合に、中間及び温端部素子ティアは、いずれも、図６に示されたような高性能の波状起伏型素子またはＷＯ２００７／０１２８７４の図１〜図７または図９〜図１０に示された他の高性能素子のうち任意のものから製造される。

【0006】

代案として、ＷＯ２００７／０１２８７４の図１１〜図１５に示された横方向ヘリングボーンシートは、他の高性能素子のうち任意のものよりほぼ間違いなく洗浄可能な高性能素子プロファイルを生成し、この際、このような高い洗浄性によって、素子ファウリングが制御不可能になる前に、素子が低い冷端部温度で使用され得る。冷端部素子に使用される場合、このような改善点は、このような素子が制御不可能なファウリングを避けながら、ノッチフラット素子のように類似のガス出口温度で作動するのに成功的に使用され得るように十分なものと思われた。

【0007】

したがって、このような素子の深いティアを使用することによって、全体深さにわたって同一のプロファイル処理量を有するこのような素子が、素子の更なる上方にある冷端部酸向上したファウリングとＡＢＳ向上したファウリングの組合を制御するに適していると提案された。しかし、低性能ノッチフラット素子を共通的に使用することによって、極冷端部ファウリング速度を減少させることを予想することができるが、このような同一の低熱的性能は、また、酸凝結温度帯域を素子内にさらに高く駆動する傾向があり、局所化された素子温度が極冷端部素子の温度に近付くことができる中間素子ティアの冷端部内に延長する可能性がある。このような中間ティアは、ティア間のギャップ後にのみ到達するので、スートブロイングジェット速度の関連した減少によって、当該洗浄効果を大きく喪失するようになる。結局、冷端部素子ティアが適切に洗浄され得る一方で、大部分の極甚なファウリングが中間ティアに対する入口で発生するものと証明された多くの場合がある。このような制御不可能なファウリングは、結局、流速の減少なしに、関連した圧力降下の増加が、誘導通風ファンが収容するには非常に大きくなり得るので、空気予熱器の利用可能性を制限する。

【0008】

前述した点を考慮して、空気予熱器の更なる上方におけるＡＢＳ形成に起因して発生する冷端部ファウリング問題点と中間ファウリング問題点の両方をさらに良好に扱うように設計された、改善された熱交換素子を提供することが好ましい。

【発明の概要】

【0009】

前述した問題点を解決するように、本発明者は、プロファイルの２つの互いに異なる形態を単一の熱伝達素子内に統合した。一実施例で、非常に低い性能のプロファイル（しかし、ファウリングプロファイルは同一に低い）が熱伝達素子シートの極冷端部に配置される一方で、高い性能プロファイルが熱伝達素子シートの温端部（ｈｏｔ ｅｎｄ）に向けて配置される。

【0010】

熱伝達素子の低性能冷端部は、空気予熱器の各回転中に当該領域における熱伝達量及びこれによるこのような熱伝達素子の関連した温度スイングと最小温度を制限するように機能することができる。このような理由に起因して、空気予熱器ローター（ｒｏｔｏｒ）の極冷端部におけるファウリング速度が、任意の高性能熱伝達素子に比べてこのような低性能熱伝達素子において低いものと予想される。

【0011】

素子シートの各端部で異なるプロファイルがあり得るため、低及び高性能ゾーン間の滑らかな表面遷移が可能になるように、且つ遷移ゾーンを介したスートブロイングジェットの連続性を保障するように、互いに異なるプロファイルの間に狭い遷移ゾーンが提供され得る。

【0012】

熱伝達素子の積層体を開示する。積層体は、主方向を有することができ、第１及び第２熱伝達素子を含むことができる。第１熱伝達素子は、主方向に沿って順次に配列された第１ゾーン、第２ゾーン、及び第３ゾーンを含むことができる。第１ゾーンは、軸方向に並んで配列された複数の起伏部（ｕｎｄｕｌａｔｉｏｎ）を含むヘリングボーン構造を含むことができる。起伏部の長さ方向の範囲は、主方向に対して非平行であることができる。第２ゾーンは、平たい構造を含むことができる。第３ゾーンは、主方向に延長する複数の波状部を含むことができる。波状部は、複数の平たいピーク（ｐｅａｋ）と谷（ｔｒｏｕｇｈ）を有することができる。第２熱伝達素子は、主方向に延長する複数の波状部を含むことができる。

【0013】

加熱表面素子の積層体を開示する。積層体は、主方向を有することができる。積層体は、主方向に沿って順次に配列された第１ゾーン、第２ゾーン、第３ゾーンを有する第１加熱表面素子を含むことができる。第１ゾーンは、ヘリングボーン構造を含むことができる。ヘリングボーン構造は、複数の領域を含むことができる。複数の領域は、当該領域の境界が前記主方向に沿うように配列され得る。複数の領域は、軸方向に並んで配列された複数の起伏部を有する第１領域を含むことができ、前記第１領域における起伏部の長さ方向の範囲は、主方向に対して０゜超過９０゜未満である。複数の領域は、前記第１領域に隣接する第２領域をさらに含むことができる。第２領域は、軸方向に並んで配列された複数の起伏部を有することができ、前記第２領域における起伏部の長さ方向の範囲は、主方向に対して−９０゜超過０゜未満であることができる。第２ゾーンは、平たい構造を含むことができる。第３ゾーンは、主方向に延長する複数の波状部を含むことができ、波状部は、平たいピークと谷領域を有する。積層体は、第２加熱表面素子をさらに含むことができる。第２加熱表面素子は、主方向に延長する複数の波状部を含むことができる。

【0014】

加熱表面素子の積層体を開示する。加熱表面素子の積層体は、主方向を含むことができる。積層体は、主方向に沿って順次に配列された第１ゾーン、第２ゾーン、第３ゾーンを有する第１加熱表面素子を含むことができる。第１ゾーンは、ヘリングボーン構造を含むことができ、第２ゾーンは、平たい構造を含むことができ、第３ゾーンは、主方向に延長する複数の波状部を含むことができる。波状部は、平たいピークと谷領域を有することができる。積層体は、第２加熱表面素子をさらに含むことができる。第２加熱表面素子は、主方向に延長する複数の波状部を含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

添付の図面は、開示方法の原理を実際応用するように今まで考慮された開示方法の好適な実施例を図示する。
図１は、開示された熱伝達素子を含む例示的な予熱器組立体の上部平面図である。
図２は、開示内容による例示的な熱伝達素子の平面図である。
図３は、図２の熱伝達素子を含む例示的な熱伝達素子の積層体の等角図である。
図４は、図３の積層体の一部の詳細等角図である。
図５は、図３の積層体の断面図である。
図６は、開示された他の熱伝達素子を含む例示的な熱伝達素子の積層体の等角図である。
図７は、図６の積層体の一部の詳細等角図である。
図８は、図６の積層体の断面図である。
図９は、開示された他の熱伝達素子を含む例示的な熱伝達素子の積層体の等角図である。
図１０は、図９の積層体の一部の詳細等角図である。
図１１は、図９の積層体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

改善された熱伝達素子プロファイルを開示する。開示する熱伝達素子プロファイルは、素子の温端部（ｈｏｔ ｅｎｄ）における第１プロファイル及び素子の冷端部（ｃｏｌｄ ｅｎｄ）における第２プロファイルを有する複合素子プロファイルを含む。一実施例で、熱伝達素子プロファイルは、深い起伏素子の温端部に向けて横ヘリングボーン素子（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び当該プロファイルの冷端部に向けて平たいノッチ状プロファイルを含む。

【0017】

図１は、複数の個別的な加熱器バスケット２を含む例示的な予熱器１の上部平面図であり、各バスケットは、複数の熱伝達素子４を含むことができる。図示した実施例では、熱伝達素子４の「温」端部を見ることができる。熱伝達素子４の「冷」端部は、予熱器の反対側に位置する。

【0018】

図２を参照すれば、例示的な第１熱伝達素子４が示されている。第１熱伝達素子４は、第１及び第２端部６、８を有することができ、このような端部を一般的にそれぞれ「温」端部及び「冷」端部と称することができる。第１熱伝達素子４は、複数の離散的プロファイルゾーンを含むことができる。図示した実施例では、第１、第２、第３ゾーン１０、１２、１４が提供される。第１ゾーン１０は、第１熱伝達素子４の第１（「温」）端部６に隣接して配置される。第３ゾーン１４は、第１熱伝達素子４の第２（「冷」）端部に隣接して配置される。第２ゾーン１２は、遷移ゾーンとして機能し、これによって、第１及び第３ゾーン１０、１４の間に配置される。使用時に、第１熱伝達素子４は、ガスが大略第１端部６から第２端部８に流れるように矢印「Ａ」で識別される主ガス流れ方向を有することができる。

【0019】

第１ゾーン１０は、ヘリングボーンプロファイルを含む。ヘリングボーンプロファイルは、交互の複数の第１及び第２領域１６、１８を含むことができる。第１及び第２領域１６、１８の各々は、領域間の境界２０がガス流れの主方向「Ａ」に沿って配向されるように配列され得る。図示した実施例で、第１領域１６は、側方向に並んで配列された複数の起伏部２２を含み、第１領域１６における起伏部の長さ方向の軸「Ｂ−Ｂ」（図３）は、ガス流れの主方向「Ａ」に対して角度「α」で配向される。一部の実施例で、角度「α」は、約０゜と９０゜との間にある。第２領域１８は、第１領域１６に隣接して位置することができ、側方向に並んで配列された複数の起伏部２４を含むことができ、第２領域１８における起伏部２４の長さ方向の軸「Ｃ−Ｃ」（図３）は、ガス流れの主方向「Ａ」に対して角度「β」で配向される。一部の実施例で、角度「β」は、約０゜と−９０゜との間にある。図示したように、第１ゾーン１０は、交互の複数の第１及び第２領域１６、１８を含むことができる。

【0020】

第３ゾーン１４は、起伏部２６がガス流れの主方向「Ａ」に実質的に平行に配向される波状シートであることができる。図示した実施例で、起伏部２６は、平たいピーク２８と谷３０を有する（図３と図４参照）。「遷移」ゾーンと称することができる第２ゾーン１２は、第１ゾーン１０と第３ゾーン１４との間に配置される。第２ゾーン１２は、図３から分かるように、起伏部がない大略平たいプロファイルである。第２ゾーン１２は、第１及び第３ゾーン１０、１４の形状を第２ゾーンの平たいプロファイルにそれぞれ変換する第１及び第２遷移領域３２、３４を含むことができる。したがって、このような第１及び第２遷移領域は、第１及び第３ゾーン１０、１４のプロファイルを第２ゾーン１２の平たいプロファイルに滑らかに変換するように機能する。

【0021】

さらに図２を参照すれば、第１、第２、及び第３ゾーン１０、１２、１４は、それぞれの長さＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を有することができる。一部の非制限であり、例示的な実施例において、長さＬ_１は、６００ｍｍと９００ｍｍとの間であることができ、長さＬ_２は、５ｍｍと２５ｍｍとの間であることができ、長さＬ_３は、２００ｍｍと３００ｍｍとの間であることができる。このような長さは、核心事項ではなく、他の長さを使用できることが分かる。

【0022】

図示した実施例は、３個の離散的プロファイルゾーンを含んでいるが、ゾーンの特定個数は、核心事項ではなく、したがって、第１熱伝達素子４がわずか２個のゾーンまたは３個以上のゾーンを有することができることが分かる。

【0023】

図３は、挿入された第１及び第２熱伝達素子４、３６の積層体を示す。図３の構成は、例示のためのものであり、実際応用において、通常的な加熱器バスケット２は、多数の挿入された第１及び第２熱伝達素子を含むことができることが分かる。図示した実施例で、第２熱伝達素子３６は、ガス流れの主方向「Ａ」に実質的に平行に配向される複数の起伏部３８を有する波状プロファイルを含む。

【0024】

図４は、積層体の第２端部８（すなわち、「冷」端部）の近くにある第１熱伝達素子４と例示的な第２熱伝達素子３６との間の相互作用を示す。本実施例で、第１熱伝達素子４の平たいピーク２８と谷３０の幅「ＦＷ」は、第２熱伝達素子３６の波状部３８の隣接する谷４２の間の距離「ＴＷ」の約０．５倍である。図面から分かるように、一部の位置４０で、第２熱伝達素子３６の谷４２は、第１熱伝達素子４の第３ゾーン１４の平たい上部ピーク２８及び谷３０と良好にライン接触する。他の位置４４で、第２熱伝達素子の谷４０は、第１熱伝達素子４の第３ゾーン１４上の平たい上部ピーク２８及び谷３０と不良にライン接触するか、またはライン接触しない。第１及び第２熱伝達素子４、３６の特徴部間の相関は、図３に示した積層体の第２端部８（すなわち、「冷」端部）から取った断面図である図５からも把握できる。

【0025】

図６〜図８を参照すれば、他の積層体の構成が示されている。本実施例は、第１熱伝達素子１０４が第２端部１０８でプロファイル素子の間に異なる幾何学的関係を有することができるという点を除いて、図３〜図５に関して前述した第１及び第２熱伝達素子４、３６の特徴部のうち一部または全部を有する第１及び第２熱伝達素子１０４、１３６を含むことができる。

【0026】

したがって、第１熱伝達素子１０４は、主ガス流れ方向「Ａ」に順次に整列された第１、第２、及び第３ゾーン１１０、１１２、１１４を有することができる。第１ゾーン１１０は、前述したように、実質的にヘリングボーンプロファイルを含むことができる。第２ゾーン１１２は、平たい「遷移ゾーン」を含むことができ、第３ゾーン１１４は、平たいピーク１２８と谷１３０を含む前述したような波状プロファイルを含むことができる。

【0027】

しかし、本実施例において、第１熱伝達素子１０４の第３ゾーン１１４で、平たいピーク１２８と谷１３０の幅「ＦＷ」は、第２熱伝達素子１３６の波状部１３８の隣接する谷１４２の間の距離「ＴＷ」と同一であってもよい。図７から明らかなように、一部の位置１４０で、第２熱伝達素子１３６の谷１４２は、第１熱伝達素子１０４の第３ゾーン１１４の平たい上部ピーク１２８及び谷１３０と良好にライン接触する。他の位置１４４で、第２熱伝達素子の谷１４０は、第１熱伝達素子１０４の第３ゾーン１１４上の平たい上部ピーク１２８及び谷１３０と不良にライン接触するか、またはライン接触しない。第１及び第２熱伝達素子１０４、１３６の特徴部間の相互作用は、図６に示した積層体の第２端部８（すなわち、「冷」端部）から取った断面図である図８からも把握できる。

【0028】

図９〜図１１を参照すれば、さらに他の積層体の構成が図示されている。本実施例は、第１熱伝達素子２０４が第２端部２０８でプロファイル素子の間に異なる幾何学的関係を有することができるという点を除いて、図３〜図６に関して前述した第１及び第２熱伝達素子４、３６の特徴部のうち一部または全部を有する第１及び第２熱伝達素子２０４、２３６を含むことができる。

【0029】

したがって、第１熱伝達素子２０４は、主ガス流れ方向「Ａ」に順次に整列された第１、第２、及び第３ゾーン２１０、２１２、２１４を有することができる。第１ゾーン２１０は、前述したように、実質的にヘリングボーンプロファイルを含むことができる。第２ゾーン２１２は、平たい「遷移ゾーン」を含むことができ、第３ゾーン２１４は、平たいピーク２２８と谷２３０を含む前述したような波状プロファイルを含むことができる。

【0030】

しかし、本実施例において、第１熱伝達素子２０４の第３ゾーン２１４で、平たいピーク２２８と谷２３０の幅「ＦＷ」は、第２熱伝達素子２３６の波状部２３８の隣接する谷２４２の間の距離「ＴＷ」の１．５倍であることができる。図１０から明らかなように、一部の位置２４０で、第２熱伝達素子２３６の谷２４２は、第１熱伝達素子２０４の第３ゾーン２１４の平たい上部ピーク２２８及び谷２３０と良好にライン接触する。他の位置２４４で、第２熱伝達素子の谷２４０は、第１熱伝達素子２０４の第３ゾーン２１４上の平たい上部ピーク２２８及び谷２３０と不良にライン接触するか、またはライン接触しない。第１及び第２熱伝達素子２０４、２３６の特徴部間の相互作用は、図９に示した積層体の第２端部８（すなわち、「冷」端部）から取った断面図である図１１からも把握できる。

【0031】

前述した実施例の各々は、新規の熱伝達素子の深さ／高さに沿って３個の個別的なゾーンを含む熱伝達素子を例示する。約６００ｍｍの深さを有するこれらの素子シート４のさらに深い温端部ゾーン１０は、横方向ヘリングボーン構成で配列された起伏部を含む。このような横方向ヘリングボーンの主な目的は、ガスが回転型空気予熱器１のガス側を介して横方向に素子パックの温端部６から冷端部８に流れるとき及び回転型蓄熱式空気予熱器の空気側を介した素子バスケット２の遷移中に空気が空気予熱器の冷端部から温端部に流れるとき、素子を介したスキュー流れを制限するものである。

【0032】

図示したように、素子パックの反対側である冷端部８には、流れ方向において素子の深さに沿って長さ方向につながり、通常的に素子深さの下側３００ｍｍを構成する上部フラット起伏部の第３ゾーン１１４があり、当該深さ寸法は、可変され得る。

【0033】

図５、図８、図１１から明らかなように、前記上部フラット起伏部２６、１２６、２２６の高さ「ＦＴＨ」は、熱伝達素子４、１０４、２０４の温端部６に向ける横方向ヘリングボーン起伏部２２、２４の高さ「ＨＴＨ」と同一になるように選択される。このような方式で配列されれば、これらの上部フラット起伏部２６、１２６、２２６が反対側の第２熱伝達素子３６、１３６、２３６の波状部３８、１３８、２３８の１つ以上のピークが加圧する非常に広いシール面を提供し、これによって、閉鎖されたチャネルを形成する連続接触ラインを形成することが分かる。

【0034】

互いに異なる実施例は、波状部３６、１３６、２３６のピークの間に接触を提供するにあたって、上部フラット起伏部２６、１２６、２２６の幅「ＦＷ」を増加させる通常的な効果を示す。

【0035】

このような接触ラインによって形成される閉鎖チャネルは、正常なガス流れパターン及び素子を洗浄するのに使用される間欠的スートブロイング（ｓｏｏｔｂｌｏｗｉｎｇ）ジェットすべてを含有するように機能する物理的に閉鎖された素子プロファイルを生成する。実際に、素子４、１０４、２０４の冷端部（すなわち、第２端部８）におけるこのような物理的に閉鎖された素子を横方向ヘリングボーン起伏部２２、２４によって生成された空気力学的に閉鎖されたプロファイルと結合することによって、素子がスートブロイングジェット通過をさらに最大化し、且つその洗浄効率性を増加させる。

【0036】

同時に、開示された複合プロファイル（第１熱伝達素子４、１０４、２０４）のこのような冷端部８が乱流を促進し素子の熱的性能を増加させるように、任意の傾いた起伏部を含まないという点に注目することができる。したがって、このようなフラット波状セクション（第１熱伝達素子４、１０４、２０４の第３ゾーン１４、１１４、２１４）は、前述した従来の低性能フラットノッチ型素子の特性と類似な熱伝達特性と圧力降下特性が低いゾーンを生成する。

【0037】

第１熱伝達素子４の非常に浅い中間ゾーン（第２ゾーン１２、１１２、２１２）は、素子の互いに異なる温端部（第１ゾーン１０、１１０、２１０）と冷端部（第３ゾーン１４、１１４、２１４）プロファイルとの間に位置する。この中間ゾーン（第２ゾーン１２、１１２、２１２）は、通常的に長さがただ約２５ｍｍであり、任意の確定的な形状に意図的に形成されない。その代わりに、その目的は、互いに異なるプロファイル（すなわち、第１ゾーン１０、１１０、２１０の横方向ヘリングボーンプロファイルと第２ゾーンの上部フラット波状プロファイル）の間に自然的で且つ自由な形態の遷移部を生成し、これによって、遷移ゾーン１２、１１２、２１２が滑らかな方式で自然的な形状を取ることができる。この遷移ゾーン１２、１１２、２１２は、一方のプロファイルと他方のプロファイル間の任意の突然な遷移を除去するように設計され、このような突然な段差は、他の状況で、局所化された向上した腐食率を促進することができる。また、遷移ゾーン１２、１１２、２１２にわたる中断しない連続性は、ピークスートブロワージェット速度及び関連したピーク衝撃圧力の減少が最小化され、効果的な洗浄をまた保障する。

【0038】

本発明者は、同一の熱伝達素子の各端部で互いに異なる性能特性を生成するように特定に設計された任意の熱伝達素子を認識しない。また、本発明者は、城郭型（ｃａｓｔｅｌｌａｔｅｄ）フラット上部起伏部（ピーク２８、１２８、２２８、谷３０、１３０、２３０）が、起伏されたシートの両側上の反対側の素子シートの波状部と交互にライン接触するように設計されることが、閉鎖されたチャネル素子を生成するための固有な方案であると思う。また、本発明者は、浅い非予備成形（ｎｏｎ−ｐｒｅｆｏｒｍｅｄ）遷移ゾーン１２、１１２、２１２が素子プロファイルの互いに異なる温端部と冷端部の間の滑らかな流れパターンを促進し、これによって、腐食率を最小化し、素子の一方のゾーンから他方のゾーンへの流れの滑らかな遷移を促進し、中間圧力降下とエネルギー損失を減少させる新規且つ簡単な方案を提供すると思う。

【0039】

これは、ティア間の衝撃及び損失を減少させるので、出願人は、また、本発明が通常的な２つのティアの構成より低い圧力降下を生成すると主張する。

【0040】

基本発明を変更することなく、統合され得る様々な代替構造構成を説明したが、上部フラット起伏部（ピーク２８、１２８、２２８、谷３０、１３０、２３０）の幅「ＦＷ」は、可変され、単一の上部フラット起伏部に対する１個〜２個の接触ラインの最小値を生成する通常的な構成を示し、同様に、上部フラット起伏部のこれら波状部と隣接する谷３０、１３０、２３０の間に接触がない第１熱伝達素子４の冷端部（第３ゾーン１２）における波状部の１個〜２個以下のラインを示した。最終的に圧縮される素子パックの安定性を最大化するように、このような制約を達成することが好適なものと思われる。

【0041】

開示した構成は、本明細書で説明した回転型蓄熱式熱交換器１に関して前述したものと同一の利点の組合を示すように、板状熱交換器などの多様な類型の熱交換器において使用され得ることが分かる。

【0042】

本発明を一部の実施例に関して開示したが、請求範囲で定義されたもののような本発明の思想と範囲を逸脱することなく、前述した実施例に対して多くの修正、変更及び変化を行うことができる。これによって、本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、次に従う請求範囲の言語によって定義される全体範囲及びその均等物を有するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】